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Phagocytosis of Microbes

 

Netrophils macrophages phagocytosis 의 과정을 이용해서 bound microbes vesicles ingest 시킨다. (Figure 2-8)

 

Phagocytosis active , energy-dependent process of engulfment of large particles (직경 0.5 마이크로미터 이상). Microbial killing phagocytosis 에 의해 형성된 vesicles 내에서 발생한다. 그리고 the mechanisms of killing phagocytes 를 잠재적으로 손상시킬 수 있는데 , 이 메커니즘은 the rest of the cell 로부터 isolated 된다.

 

Phagocytosis first step -> phagocyte 에 의해 microbe recognition 한다.

 

Neutrophils macrophages normal cells 에 끊임없이 노출된다. 그러다가 various microbes particles specifically ingest 한다. This specificity neutorphils macrophages microbes specifically recognize 하는 receptors express 하기에 생기는 것이다. 그리고 these receptors functionally 하게 the mechanism of phagocytosis 와 연결되어 있다. Some of these receptors C-type lectins scavenger receptors 를 포함하는 pattern recognition receptors .

 

Pattern recognition receptors mannose 와 같은 particular molecular patterns express 하는 organisms 에서의 phagocytosis 에만 기여할 수 있다.

 

Phagocytes 상의 another group of receptors microbes coating 하는 certain host proteins recognize 한다. These proteins opsonins 이라 부른다. 그리고 여기에는 antibodies , complement proteins , lectins 이 포함된다. Phagocytosis 를 하기 위해 microbes coating 하는 과정을 opsonization 이라고 부른다.

 

Phagocytes specially 하게 antibody complement proteins lectins binding 하는 high-affinity receptors 를 가지고 있다. These receptors many different microbes phagocytosis 에 극히 중요하다.

 

Microbes opsonizing 하기 위한 one of the most efficient systems microbes 들을 antibodies coating 시켜 버리는 거다. Antibody molecules 은 끝에 antigen-binding sites Fc region 를 지닌다. (???). antibody effector cells innate immune system molecules 과 상호작용한다. 다양한 타입의 antibody 에 대해서는 Ch4 , Ch14 에서 자세히 보기로 하자.

 

Phagocytes IgG 라 불리는 one type of antibody specific Fc감마RI 이라 불리는 high-affinity Fc receptors express 한다. (Ch14 보기). 그래서 , an individual microbial antigens 에 대항하여 IgG antibodies 를 만듦으로써 infection 에 반응 한다면 , IgG molecules these antigens binding 한다. 그리고 bound antibodies Fc ends phagocytes 상의 Fc감마RI interact 할 수 있다. 그 결과는 efficient phagocytosis of the microbes .

 

Many different antibodies many different microbial products binding 하도록 생산되어질 수 있으므로 , antibody-mediated opsonization pattern recognition receptors 가 하는 것보다 더 넓은 범위의 microbes phagocytosis 가 가능케 해 준다.

 

IgG antibodies many organisms efficient phagocytosis 에 필수적이다 할지라도 , 이 녀석들은 adaptive immune system (B lymphocytes) 의 산물이다. adaptive immune system their protective functions 을 수행하기 위해 innate immune system effector cells(phagocytes) 을 이용한다??

 

Complement lectin 을 포함하는 innate immune system various soluble pattern recognition receptors effector molecules 은 또한 중요한 opsonins 이다. These opsonins blood 내에서 발견된다. 이들은 microbes binding 한다. 그리고 phagocytes these opsonins 을 위해 receptors express 한다.

(다음 챕터에서 innate immune system these soluble effectors 에 대해 이야기 해 보자..)

 

a microbe 또는 a particle phagocyte 상의 receptors binding 하는 대로 , the region of the receptors 에 있는 plasma membrane redistribute 하기 시작한다. 그리고 microbes 주변으로 cup shaped projection 을 하며 extend 한다. The protruding membrane cup particle 의 직경을 넘어서도록 extend 할 때 , the top of the cup closes over 되던지 아니면 zips up 된다. 그리고 an insideout intracellular vesicle 을 형성하기 위해 the interior of the cup pinched off 한다. (Figure 2-8 참고). Phagosome 이라 불리는 this vesicle the ingested foreign particle 을 포함한다. 그리고 이것은 plasma membrane 으로부터 떨어져 나온다. The cell surface receptors 는 또한 phagocytes microbicidal activities stimulate 하는 activating signals deliver 한다. Phagocytosed microbes 는 파괴된다. 이와 동시에 peptides microbial proteins 으로부터 만들어진다. 그리고 adaptive immune responses 를 개시하기 위해 T lymphocytes presented 된다. (Ch6 에서 보자)

 

 

 

Killing of Phagocytosed Microbes

 

Activated nuetrophils macrophages phagolysosomes 내의 the action of microbicidal molecules 에 의해 phagocytosed microbes 를 죽여 버린다.(Figure2-8)

 

TLRs , G-protein-coupled receptors , antibody Fc and complement C3 receptors , cytokines (주된 건 IFN-감마) 을 위한 receptors 와 같이 microbe 를 인식하는 several receptors ingested microbes 를 죽이기 위해 phagocytes activate 하는데 있어서 협력적으로 기능한다. Lysosomes phagocytic vacuoles(phagosomes) fusion phagolysosomes 이 만들어 지게 한다. phagolysosomes most of the microbicidal mechanisms concentrated 되는 장소다. 메커니즘을 알아 보자.

 

*Activated neutrophils macrophages phagolysosomes 에서 several proteolytic enzymes 을 만들어 낸다. Neutrophils 에서 one of the important enzymes elastase . 이 효소는 many types of bacteria 를 죽이는데 요구된다고 알려진 a braod-spectrum serine protease . Another important enzyme cathepsin G . Mouse gene knock-out studies phagocyte 이 박테리아를 죽일 때 이 효소가 필수적으로 필요함을 확인시켜 줬다.

 

*activated macrophages neutrophils molecular oxygen reactive oxygen species (ROS) 로 변환시킨다. ROS microbes(and other cells) 을 파괴하는 highly reactive oxidizing agents . The primary free radical-generating system phagocyte oxidase system 이다.

 

Phagocyte oxidase multisubunit enzyme 인데 , activated phagocytes 내에서도 주로phagolysosomal membrane 내에서 조립된다. Phagocyte oxidase many stimuli(IFN-감마 , TLRs 로부터의 signals) 에 의해 induced 되고 activated 된다. 이 효소의 기능은 molecular oxygen ROS(ex) superoxide radicals) 로 환원시키는 거다.  ???

 

Superoxide enzymatically dismutated 되는데 , hydrogen peroxide dismutated 된다. hydrogen peroxide enzyme myeloperoxidase 에 의해 사용되는데 , 어떻게 쓰이냐면 normally unreactive halide ions reactive hypohalous acids(bacteria 에게 매우 toxic ) 로 변환하는데 쓰인다.

 

 ROS 가 만들어지는 과정을 respiratory burst 라고 부른다. Toxic ROS 의 생산이 흔히 phagocyte oxidase major function 으로 보여진다지만 , 이 녀석의 another function phagocytic vacuoles 내에 conditions 을 조성하는 것이다. (proteolytic enzymes activity 에 필수적인 환경). The oxidase an electron pump 로서 기능한다. 그러면서 vacuole membrane 을 따라 electrochemical gradient 을 만들어 낸다. (이 과정은 ions vacuole 로 이동함으로써 compensated 된다.). 암튼 이 결과 vacuole 내의 pH osmolarity 가 증가하고 이 환경은 elastase cathepsin G 가 활동하는데 필수적이다. Chronic granulomatous disease 라 불리는 질병이 있는데 이건 phagocyte oxidase 의 구성요소 중 한가지가 선천적으로(유전적으로) 결핍되어서 생기는 질병이다. 이 결핍이 neutrophils certain species gram(+) bacteria 를 죽이는 능력을 떨어뜨린다? (Ch20 보기)

 

l  ROS 에 덧붙여서 , macrophage reactive nitrogen intermediates 을 생산하는데 , 주된 게 바로 nitric oxide (NO) . (inducible nitric oxide synthase<i NOS> 라 불리는 효소에 의해 만들어짐). I NOS resting macrophage 에는 없지만 TLRs activate 시키는(특히 in combination with IFN-감마) microbial products 에 반응하여 유도될 수 있는 cytosolic enzyme 이다. I NOS arginine citrulline 으로 변환하는 걸 촉매한다. 그리고 freely diffusible nitric oxide gas 가 방출된다. Phagolysosomes 내에서 , nitric oxide hydrogen peroxide 또는 superoxide (phagocyte oxidase 에 의해 만들어진) combined 될지도 모른다. (그렇게 하는 이유는 microbes 를 죽일 수 있는 highly reactive peroxynitrite radicals 을 만들어 내기 위해서다). ROS nitric oxide cooperative and redundant function 은 어떤 연구결과를 통해 드러나는데 , 그 연구는 바로 I NOS phagocyte oxidase 둘 다가 결핍된 knockout mic phagocyte oxidase 또는 I NOS knockout animals 중 한 가지만 결핍된 녀석보다 bacterial infection 에 더욱 노출되기 쉽다는 내용이다.

 

Neutrophils macrophages strongly activated 될 때 , 이들은 lysosomal enzymes , ROS , NO 을 방출함으로써 normal host tissues 에 해를 입힐 수 있다.

 

These cells microbicidal products self tissues mcirboes 를 구별해 내지 않는다. 그 결과 these products extracellular environment 로 들어갈 때 , 이들은 tissue injury 를 야기시킬 수 있다.

 

 

Other function of activated macrophages

 

Phagocytosed microbes 를 죽이는 것에 덧붙여서 , macrophages infection 에 대항하는 defense 에서 many other function 을 수행한다. (Fig 2-9). Many of these functions cytokines 에 의해 mediated 된다. (Ch12 에서 더 자세히 보자)

우리는 이미 TNF , IL-1 , chemokines 의 역할을 알아봤다. (inflammatory reaction 을 유도시켜주는). These cytokines 에 덧붙여서 macrophages IL-12 를 만들어 낸다. IL-12 NK cells T cell stimulate 시키는데 , 얘를 자극시켜서 IFN-감마 를 생산해 내기 위해서다. High concentration of LPS disseminated coagulation , vascular collapse , metabolic abnormalities 에 의해 특징화 되는 a systemic disease 를 유발시키는데 , 이 모든 것들이 LPS-acitvated macrophages 에 의해 분비되는 high levels of cytokines pathologic effects 이다. (Box15-1 , Ch 15). Activated macrophage 는 또한 fibroblasts endothelial cells 을 위한 growth factors 를 만들어 내는데 , fibroblasts endothelial cells infections injury , tissues remodeling 하는데 관여한다. Cell-mediated immunity 에서 macrophages 역할은 Ch13 에 나와 있다.

 

Natural Killer (NK) cells

 

NK cells infected and/or stressed cells recognize 하고 , inflammatory cytokines 을 분비함으로써 these cells directly killing 함으로써 respond 하는 lymphocytes 과 관련된 a lineage of cells 이다. NK cells blood spleen 내에서 mononuclear cells 5% ~ 20% 를 이루고 있다. 그리고 other lymphoid organs 내에서는 희귀하다.

 

이 이름의 어원: these cells 들이 blood spleen 으로부터 isolated 되면 , 이들은 additional activation 을 위한 다른 도움 없이 various target cells 들을 죽일 수 있다.

 

(이와 대조적으로 CD8+ T lymphocytes target 를 죽이는 능력을 지닌 cytotoxic T lymphocytes [CTLs] 로 분화되기 전에 activated 되어야 한다.). infected cells 을 직접적으로 죽이는 것에 덧붙여서, NK cells IFN-감마 의 a major source . IFN-감마 는 ingested microbes 를 죽이기 위해 macrophages activate 한다.

 

NK cells bone marrow precursors 로부터 만들어 진다. 그리고 numerous cytoplasmic granules 을 지닌 large lymphocytes 의 모습으로 보인다. 그래서 NK cells 을 때때로 large granular lymphocytes 라고 부르기도 한다. Surface phenotype lineage 에 의해 NK cells T lymphocytes 도 아니고 , B lymphocytes 도 아니게 된다. 그리고 이 녀석들은 immunoglobulin or T cell receptors 와 같이 somatically rearranged , clonally distributed antigen receptors express 하지 않는다. Germline DNA-encoded receptors 를 사용하는 their target cells 들에 대해 알아보장

 

Recognition of Infected and Stressed Cells By Natural Killer Cells.

 

NK cell activation activating receptors inhibitory receptors 로부터 만들어지는 signals 사이의 balance 에 의해 regulated 된다. (Figure 2-10). [Box2-4] 보면 이러한 receptors several families 에 대해 나와 있다. Most of these receptors complexes of ligand-binding subunits 이다. 그리고 이 subunits 들은 other cells surface 상의 molecules recognize 하고 , signaling subunits activating signals 또는 inhibitory signals cell transduce 한다.

 

An NK cell another cell 과 상호작용할 때 , the outcome inhibitory and activating receptors an array 로부터 만들어지는 signals integration  에 의해 결정되어지는데 , array NK cell 에 의해 동시에 expressed 되고 , other cell 상의 ligands 와 동시에 interact 할 것이다??. 일반적으로 , activating signals NK cell activation attack of normal cells 을 막기 위해 inhibitory signals 에 의해 blocked 되어야 한다. NK cells 상의 many of these receptors class I MHC molecules or proteins recognize 한다. proteins structurally class I MHC molecules homologous 하다. Class I MHC molecules cytoplasmic proteins(ex) microbial proteins) 으로부터 만들어진 peptides CD8+ T cells 에 의한 recognition 을 위해 cell surface 위에 display 한다.

 

Ch5,6 에서 더욱 자세히 보자.

 

NK cell class I or class I-like MHC molecules recognize 하는데 있어서 T cells 이 하는 것과는 근본적으로 다른 types of receptors 를 사용한다는 것을 이해하는 게 중요하다.

 

 

NK cells 상의 activating receptors stress 를 겪은 cell (ex) viruses or other intracellular microbes infected cell , malignantly transformed cells) 상에 expressed a heterogeneous group of ligand recognize 한다.

 

One of the better studied activating receptors NKG2D . (Box 2-4). 이것은 virally infected cells tumor cells 상에서 발견되는 a family of structurally related class I MHC-like proteins binding 한다.

 

Mice 에서의 experimental evidence NKG2 ligands viral infections growth of tumor controlling 하는데 중요함을 보여 준다.

NK cells 상의 another type of activating receptor CD16(Fc감마RIIIa) IgG1 IgG3 antibodies Fc portions 을 위한 low-affinity receptor . recognition 의 결과로 , NK cells antibody molecules coating target cells 을 죽인다. Antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity 라 불리는 이 과정은 Ch14 에서 더 자세히 보자.

(우리가 humoral immunity effector mechanisms 을 고려할 때)

 

Kinase-dependent signaling cascades NK cells 상의 receptors their ligands binding 할 때 initiated 된다. 그리고 그에 이어 빠르게 ligand bearing 하는 target cells 에 대항하는 cytotoxic activity 시키고 , cytokines 의 생산을 이끈다. 이러한 signaling pathways T lymphocytes 의 그것과 유사하다. (Ch9 보기)

 

NK cells 상의 inhibitory receptors class I MHC molecules binding 한다. 그리고 이 class I MHC molecules most healthy , uninfected cells 상에 일반적으로 expressed 된다.

 

Their ligands these inhibitory receptors binding 하는 것은 phosphatase-dependent signaling cascades 를 초래한다. 그리고 이 cascades activating receptors 에 의해 initiated 되는 signaling cascades 내의 the effect of kinases counteract 한다. Self-class I MHC 를 위한 inhibitory receptors specificity 때문에 , normal host cells NK-mediated killing 으로부터 protected 된다.

 

Host cells infection (특히 some viruses 에 의한) 은 종종 class I MHC molecules 을 적게 발현하게 만든다. 그러므로 inhibitory NK cells receptors 를 위한 ligands lost 된다. 그 결과 NK cells their normal state of inhibition 으로부터 released 된다.

 

그와 동시에 , activating receptors 를 위한 ligands expressed 된다. 그래서 the infected cells 은 죽임을 당한다. Normal class I MHC 를 위한 NK cell inhibitory receptors this unusual specificity innate immune system virally infected cells (T cell 에게는 안 보일 것이다.. 그리고 T cell recognition 을 위해 MHC expression 을 요구한다.) 을 공격하도록 허락한다. The largest group of NK inhibitory receptors the killer cell immunoglobulin-like receptors (KIRs).

 

이 것들은 members of the immunoglobulin superfamily . 그리고 그것들은 a variety of class I MHC molecules binding 한다.(그렇지 않을 때는 peptide antigens CD8+ T cells present 하기 위해 기능한다.)(Box 2-4). A second important NK inhibitory receptor CD94/NKG2A . 그리고 이 CD94/NKG2A a dimmer of C-type lectins 이다. 그리고 이것은 HLA-E 라고 불리는 a class I MHC molecule recognize 한다. 흥미롭게도 , HLA-E other class I MHC molecules 로부터 만들어진 peptides 들을 display 한다. 그래서 본질적으로 CD94/NKG2 several different class I MHC molecules 을 위한 surveillance receptor .

 

Leukocyte Ig-like receptors(LIRs) 이라 불리는 A third family of NK inhibitory receptors 는 또한 class I MHC molecules binding 하는 Ig superfamily members . (비록 KIRs 보다 lower affinity 를 지니지만). 그리고 이 녀석은 NK cells 보단 B cells 상에서 더 많이 expressed 된다.

 

 

NK cells expansion activities cytokines 에 의해 stimulated 되는데 주된 cytokines IL-15 IL-12 .

 

Macrophage many other cell types 에 의해 만들어지는 IL-15 NK cells 을 위한 a growth factor . 그리고 IL-15 또는 IL-15s receptor knockout 시킨 mic NK CELL 의 숫자가 현저하게 감소됨을 보였다. Macrophage-derived cytokine IL-12 NK cell IFN-감마 production a powerful inducer . 그리고 cototoxic activity powerful inducer . IL-18 IL-12 these actions 을 증대시킬지도 모른다. 그리고 IL-18 IL-12 T cells 에 의해 IFN-감마 production stimulate 한다. (Ch 13 보기). 그리고 이 두 녀석은 innate and adaptive immunity 내에서 IFN-감마 production subsequent IFN-감마 mediated activation of macrophages central participants .  

 

Type I IFNs , IFN-알파 , IFN-베타 는 또한 NK cells cytotoxic potential activate 한다. (IL-12 expression 을 증가시킴으로써 , IL-12 ,IL-15 에 대한 반응성을 증가시킴으로써 , 이게 가능해 질 것이다.)

 

Infection 에 반응하여서 macrophages 에 의해 만들어지는 IL-12 , type I IFNs , 그래서 all three cytokines innate immunity 에서 NK cells activate 한다. High concentrations of IL-2 는 또한 NK cells activities stimulate 한다. 그리고 IL-2 내의 culture 는 때때로 NK cell killing enhance 하기 위해 사용된다.

 

 

Effector Functions of Natural Killer Cells

 

NK cells effector functions infected cells 을 죽이는 것이다. 그리고 phagocytosed microbes destroy 하기 위해 macrophages activate 하는 거다.

(Figure 2-11)

 

NK cell-mediated cytotoxicity mechanism CTLs mechanism 과 본질적으로 동일하다. (Ch 13에서 더 자세히 보자.). CTLs 과 같이 NK cells killing of target cells mediate 하는 proteins 을 포함하는 granules 을 지닌다.

 

NK cells activated 될 때 , granule exocytosis the target cells 에 인접한 these proteins release 한다. Perforin 이라 불리는 One NK cell granule protein granzymes 이라 불리는 other granule proteins target cells cytoplasm 으로 유입되는 걸 촉진한다. The granzymes target cells apoptosis initiate 하는 enzymes 이다. Viruses intracellular bacteria 에 의해 감염된 cells 을 죽임으로써 , NK cells reservoirs of infection 을 제거한다. Some tumors (특히 hematopoietic origin tumors) NK cells target 이다. 아마 , tumor cells normal levels or types of class I MHC molecules express 하지 않기 때문에 그럴 것이다. NK cell-derived IFN-감마 는 macrophage activate 하기 위해 일한다. (T cell 에 의해 만들어 지는 IFN-감마 같이) , 그리고 phagocytosed bacteria 를 죽이기 위해 macrophages capacity 를 증가시킨다. (Ch13)

 

NK cells intracellular microbes 에 대항하는 defense 에 있어서 중요한 역할을 수행한다. 이 녀석들은 antigen-specific CTLs fully active 해 지기 전에 virally infected cells 을 죽인다. , viral infection first few days 동안 이런 일을 하는 거다. Early in the course of a viral infection 에서 , NK cells expanded 되고 , innate immunity cytokine IL-12 IL-15 등에 의해 activated 된다. 그리고 NK cells infected cells 을 죽인다. (특히 reduced levels of class I MHC molecules display 하는 cells??). 게다가 , NK cells 에 의해 분비된 IFN-감마 는 phagocytosed microbes 를 파괴시키기위해 macrophages activate 시킨다. This IFN-감마-dependent NK cell-macrophage reaction Listeria monocytogenes 과 같은 intracellular bacteria 에 의한 infection control 할 수 있다. (several days or weeks). 그래서 T cell-mediated immunity 가 하고 infection eradicate 할 수 있는 시간을 벌어 준다. Depletion of NK cells some viruses intracellular bacteria 에 의한 infection susceptibility 를 증가시킬 것이다.

 

 

NK cell class I MHC molecules expression reducing 함으로써 , CTL-mediated immune attack 을 피하기 위해 시도하는 infected cells 을 죽일지도 모른다.

 

NK cells in vitro 에서 certain tumor cells 을 죽일 수 있기 때문에 , NK cells in vivo 에서 malignant clones 을 죽이는데 일조한다고 제안할 수 있다.

 

 

 

Circulating Pattern Recognition Molecules and Effector Proteins of Innate Immunity

 

Cell-associated molecules 에 덧붙여서 , plasma and extracellular fluids 에서 발견되는 several different soluble proteins 은 또한 pathogen-associated molecular patterns 을 인식한다. 그리고 innate immune system effector molecules 로서 작용한다. Other soluble molecules opsonins , 그리고 neutrophils or macrophages 에 의한 phagocytosis 를 위한 targeting molecules 로 작용한다.

 

The soluble pattern recognition proteins associated effector molecules 은 때때로 innate immunity humoral branch 로 불린다. (antibodies 에 의해 mediated 되는 adaptive immunity humoral branch 와 유사함).

 

Humoral innate immune system major components complement system , collectins , pentraxins , ficolins 이다.

 

 

*모든 이미지는 구글 이미지에서 가져왔습니다.*

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WRITTEN BY
케노시스
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